CA6140車床法蘭盤加工工藝及機床夾具設計

CA6140車床法蘭盤加工工藝及機床夾具設計,ca6140,車床,法蘭盤,加工,工藝,機床,夾具,設計 目錄 摘 要 1 1、設計任務 2 2、計算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類型 2 3、零件的分析 2 4、確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀 3 5、 工藝規(guī)程設計 4 5.2 工件表面加工方法的選擇 4 5.3 制定工藝路線 6 5.4 確定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸,設計、繪制毛坯圖 7 5.5 確定切削用量、基本工時(機動時間) 10 6、夾具設計 37 6.1 設計的要求 37 6.2 夾具設計的有關(guān)計算 37 6.3 定位誤差分析 38 6.4 夾具設計及操作的簡要說明 39 總結(jié) 39 致 謝 40 參考文獻 42 摘 要 機械制造工業(yè)是國民經(jīng)濟最重要的部門之一，是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，其發(fā)展水平標志著該國家或地區(qū)的經(jīng)濟實力、科技水平、生活水平和國防實力。機械制造業(yè)是制造農(nóng)業(yè)機械、動力機械、運輸機械、礦山機械等機械產(chǎn)品的工業(yè)生產(chǎn)部門，也是為國民經(jīng)濟各部門提供冶金機械，化工設備和工作母機等裝備的部門。機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的裝備部，是為國民經(jīng)濟提供裝備和為人民生活提供耐用消費品的產(chǎn)業(yè)，不論是傳統(tǒng)國民經(jīng)濟的裝備部，還是新興產(chǎn)業(yè)，都離不開各種各樣的機械裝備。機械機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力和發(fā)展水平標志著一個國家或地區(qū)國民經(jīng)濟現(xiàn)代化的程度，而機械制造業(yè)的生產(chǎn)能力主要取決于機械制造裝備的先進程度，產(chǎn)品性能和質(zhì)量的好壞則取決于制造過程中工藝水平的高低。 將設計圖樣轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，離不開機械制造工藝與夾具，因而它是機械制造業(yè)的基礎，是生產(chǎn)高科技產(chǎn)品的保障。離開了它，就不能開發(fā)制造出先進的產(chǎn)品和保證產(chǎn)品質(zhì)量，不能提高生產(chǎn)率、降低成本和縮短生產(chǎn)周期。機械制造工藝技術(shù)是在人類生產(chǎn)實踐中產(chǎn)生并不斷發(fā)展的。機械制造工藝的內(nèi)容極其廣泛，它包括零件的毛坯制造、機械加工及熱處理和產(chǎn)品的裝配等。 總之，通過這次的畢業(yè)設計，使我深深地感受和領(lǐng)略到，掌握知識與運用知識的重要性。由于本次的畢業(yè)設計任務較為繁重，加之自己一到工廠實習時間倉促、資料不全，和自己的知識水平有限，設計的過程中還存在諸多問題在所難免，希望各位老師和同學對其指出和改正，我在此對您深表感謝！ 1、設計任務 CA6140臥式車床上的法蘭盤，為盤類零件，用于臥式車床上。車床的變速箱固定在主軸箱上，靠法蘭盤定心。法蘭盤內(nèi)孔與主軸的中間軸承外圓相配，外圓與變速箱體孔相配，以保證主軸三個軸承孔同心，使齒輪正確嚙合。主要作用是標明刻度，實現(xiàn)縱向進給。 分析法蘭盤的技術(shù)要求，并繪制零件圖；設計零件技術(shù)機械加工工藝規(guī)程，填寫工藝文件；設計零件機械加工工藝裝備；設計機床專用夾具總裝圖中某個主要零件的零件圖。 2、計算生產(chǎn)綱領(lǐng)、確定生產(chǎn)類型 設計題目給定的零件是CA6140車床法蘭盤（0404）零件，該零件年產(chǎn)量為4000件，設其備品率 為4%，機械加工廢品率 為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為：N=Qn(1+ + )=4000×1(1+4%+1%)=4200(件/年) 法蘭盤的年產(chǎn)量為4200件，查表可知該產(chǎn)品為大批生產(chǎn)。 3．零件的分析 3．1 零件的作用 題目給的零件是CA6140臥式車床上的法蘭盤，它位于車床絲桿的末端，主要作用是標明刻度，實現(xiàn)縱向進給。零件的Φ100外圓上標有刻度線，用來對齊調(diào)節(jié)刻度盤上的刻度值，從而能夠直接讀出所調(diào)整的數(shù)值；外圓上鉆有底部為 mm上部為 的定位孔，實現(xiàn)精確定位。法蘭盤中部 的通孔則給傳遞力矩的標明通過，本身沒有受到多少力的作用。 3．2 零件的工藝分析 法蘭盤共有三組加工表面，他們之間有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： 1、以Φ45 外圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φ100外圓，右端面及倒角；Φ90外圓，過度倒圓；Φ20內(nèi)孔及其左端倒角。 2、以Φ100 外圓為中心的加工表面 這一組加工表面包括： 左端面，Φ90 外圓、右端面及倒角；切槽3×2；Φ20內(nèi)孔的右端倒角。 3、以Φ20的孔為中心加工表面 這一組加工表面包括：Φ100外圓、右端面；Φ90外圓、右端面和側(cè)面；Φ45外圓；B面，過度圓角；4×Φ9 孔。 它們之間有一定的位置要求，主要是： （1）Φ100左端面與Φ20mm孔中心軸的跳動度為0.03 ； （2）Φ90右端面與Φ20mm孔中心軸線的跳動度為0.03； 經(jīng)過對以上加工表面的分析，我們可先選定粗基準，加工出精基準所在的加工表面，然后借助專用夾具對其他加工表面進行加工，保證它們的位置精度。 4、確定毛坯制造方法，初步確定毛坯形狀 零件材料是HT200。零件年產(chǎn)量是中批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 5、 工藝規(guī)程設計 5、1 基準的選擇 定位的選擇是工藝規(guī)程設計中重要的工作之一。定位選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得宜提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正進行。 5、1、1粗基準的選擇 因為法蘭盤可歸為軸類零件，執(zhí)照“保證不加工表面與加工表面相互精度原則”的粗基準選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不 加工表面時則應與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準），所以對于本零件可以先以法蘭盤右端Φ45的外圓及Φ90的右端面作為粗基準，利用三爪卡盤夾緊 Φ45外圓可同時削除 五個自由度，再以 Φ90的右端面定位可削除三個自由度。 5、1、2主要就考慮基準重合問題 當設計基準與定位基準不重合時，應該進行尺寸換算。 這在以后還要專門計算，此處不再計算。 5、2 工件表面加工方法的選擇 本零件的加工面有個圓、內(nèi)孔、端面、車槽等，材料為HT200。參考《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4—6、表1.4—7、表1.4—8等，其加工方法選擇如下： 1）．長為40mm的Φ45外圓面：公差等級為IT6～IT8，表面粗糙度為0.8, 采用粗車→半精車→精車的加工方法。 2）．Φ20內(nèi)孔：公差等級為IT7～IT8，表面粗糙度為 1.6，采用鉆→擴→鉸→精鉸的加工方法，倒角用車刀加工。 3）．長為32mm的Φ45外圓面：公差等級為IT13～IT14，表面粗糙度為0.4 ，采用粗車→半精車→磨削的加工方法。 4）.Φ90外圓：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4，采用的加工方法為粗車—半精車—磨削。 5）．Φ100外圓面：公差等級為IT11，表面粗糙度為 0.8，采用粗車→半精車→磨削的加工方法。 6）．長為40mm的Φ45突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為 6.3，采用的加工方法為粗車。 7). Φ90突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為1.6 ，采用的加工方法為粗車→半精車→精車。 8)．Φ90突臺左端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為 0.4，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削。 9)．Φ100突臺左端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為1.6 ，采用的加工方法為粗車→半精車→精車。 10)．槽3×2：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3 ，采用的加工方法為粗車。 11). Φ100突臺右端面：未注公差等級，根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4 ，采用的加工方法為粗車→半精車→磨削。 12). Φ90突臺距離軸線34mm的被銑平面:未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為3.2 ，采用的加工方法為粗銑→精銑. 13). Φ90突臺距離軸線24mm的被銑平面:未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為0.4 ，采用的加工方法為粗銑→精銑→磨削. 14).4×Φ9孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為6.3 ，采用的加工方法為鉆削。 15). Φ4的孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為 6.3，采用的加工方法為鉆削。 16). Φ6的孔：未注公差等級,根據(jù)GB1800—79規(guī)定公差為IT13，表面粗糙度為 3.2，采用的加工方法為鉆→鉸。 5、3 制定工藝路線 制定工藝路線應該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以志用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本。 5、3、1 工藝路線方案一 (1)工序Ⅰ 粗車Φ100柱體左端面、Φ100柱體右端面及Φ100外圓，粗車左Φ45外圓，粗車Φ90柱體左端面及Φ90外圓。 (2)工序Ⅱ 粗車右邊Φ45右端面、、Φ90柱體右端面、Φ45外圓。 (3)工序Ⅲ 鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ20mm孔至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。 (4)工序Ⅳ 半精車Φ100左、右端面、Φ90左端面，半精車外圓Φ45 、Φ90、Φ100，車Φ100柱體、Φ90柱體的倒角，車Φ45 柱體的過度倒圓。 (5)工序Ⅴ 半精車Φ45外圓、Φ90柱體右端面，車Φ45柱體右端倒角，車槽3×2。 (6)工序Ⅵ 精車Φ100左端面、精車Φ90右端面、Φ45外圓、車Φ20孔左端倒角。 (7)工序Ⅶ 粗銑、精銑Ф90兩側(cè)面。 (8)工序Ⅷ 鉆Φ4孔，鉸Φ6孔 (9)工序Ⅸ 鉆 4×Φ9孔。 (10)工序Ⅹ 磨削B面，即Φ45外圓面、 100右端面、 90左端面。 (11)工序Ⅺ 磨削外圓面Φ100，Φ90。 (12)工序Ⅻ 磨削Φ90突臺距離軸線24mm的側(cè)平面。 (13)工序ⅩⅢ B面拋光。 (14)工序ⅩⅣ 刻字刻線。 (15)工序ⅩⅤ 鍍鉻。 (16)工序ⅩⅥ 檢測入庫。 5、3、2 工藝路線方案二 (1)工序Ⅰ 車Φ100柱體的右端面，粗車Φ90右端面，車槽3×2，粗車、半精車Φ45外圓 ，車右端倒角。 (2)工序Ⅱ 粗車Φ100柱體左、右端面，粗車Φ90柱體左端面，半精車Φ100左、右端面、Φ90左端面，粗車外圓Φ45 、Φ100、Φ90，半精車外圓Φ45 、Φ100、Φ90，車Φ100柱體的倒角，車Φ45 柱體的過度倒圓。 (3)工序Ⅲ 精車Φ100左端面，Φ90右端面。 (4)工序Ⅳ 鉆、擴、粗鉸、精鉸孔Φ20mm至圖樣尺寸并車孔左端的倒角。 (5)工序Ⅴ 粗銑、精銑Φ90柱體的兩側(cè)面。 (6)工序Ⅵ 鉆Φ4孔，鉸Φ6孔。 (7)工序Ⅶ 鉆 4×Φ9孔。 (8)工序Ⅷ 磨削外圓面Φ100，Φ90， 。 (9)工序Ⅸ 磨削B面，即Φ45外圓面、Φ100右端面、Φ90左端面。 (10)工序Ⅹ 刻字刻線。 (11)工序Ⅺ 鍍鉻。 (12)工序Ⅻ 檢測入庫。 5、3、3 工藝方案的比較與分析 上述兩種工藝方案的特點在于：方案一是從左端面加工到右側(cè)，以Φ45的外圓作為粗基準加工左端面及Φ20mm的孔又以孔為精基準加工，而方案二則是從右端面開始加工到左端面，然后再鉆孔Φ20mm，這時則很難保證其圓跳動的誤差精度等。因此決定選擇方案一作為加工工藝路線比較合理。 5、4 確定加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸,設計、繪制毛坯圖 各加工表面的工藝路線、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度如下表所示： 加工表面 工序名稱 工序余量 工序基本尺寸 工序經(jīng)濟精度 工序尺寸及偏差 表面粗糙度 公差等級 公差 右端面 粗車 3 6.3 毛坯 3 Φ90突臺右端 精車 0.8 41 IT7 0.025 41 1.6 半精車 1.0 41.8 IT9 0.062 41.8 0.031 3.2 粗車 1.2 42.8 IT11 0.160 42.8 0.08 6.3 毛坯 3 44 —— 2.2 44 1.1 槽3×2 粗車 2Z=9 41 IT13 0.39 41 6.3 毛坯 2Z=9 50 —— 2.0 50 1.0 Φ45外圓 磨削 2Z=0.3 45 IT6 0.017 Φ45 0.8 半精車 2Z=1.0 45.3 IT9 0.062 Φ45.3 3.2 粗車 2Z=3.7 46.3 IT11 0.160 Φ46.3 6.3 毛坯 2Z=5 50 —— 2.0 Φ50 1.0 內(nèi)孔Φ20 鉸 2Z=0.2 20 IT8 0.045 Φ20 1.6 擴 2Z=1.8 19.8 IT10 0.084 Φ198.8 6.3 鉆 2Z=18 18 IT12 0.18 Φ18 12.5 毛坯 實心 11 —— 0.2 Φ90外圓 磨削 2Z=0.4 90 IT8 0.054 Φ90 0.8 半精車 2Z=1.1 90.4 IT9 0.087 Φ90.4 3.2 粗車 2Z=3.5 91.5 IT11 0.22 Φ91.5 6.3 毛坯 2Z=5 95 —— 2.0 Φ95 1.0 Φ100左端面 精車 2Z=0.8 91 IT8 0.054 Φ91 1.6 半精車 0.7 91.8 IT9 0.087 Φ91.8 3.2 粗車 1.5 92.5 IT11 0.22 Φ92.5 0.11 6.3 毛坯 3 94 —— 2.2 Φ94 1.1 Φ100外圓 磨削 2Z=0.4 Φ100 IT8 0.054 Φ100 0.8 半精車 2Z=1.1 Φ100.4 IT11 0.22 Φ100.4 3.2 粗車 2Z=3.5 Φ101.5 IT11 0.22 Φ101.5 6.3 毛坯 2Z=5 Φ105 —— 2 Φ105 1.0 Φ100右端面 磨削 2Z=0.4 41 IT8 0.017 41 0.4 半精車 2Z=1.1 41.4 IT9 0.062 41.4 3.2 粗車 2Z=4 42.5 IT11 0.16 42.5 6.3 毛坯 2Z=3 44 —— 2.0 44 1.0 Φ45外圓 磨削 2Z=0.3 Φ45 IT7 0.017 Φ45 0.4 半精車 2Z=1.0 Φ45.3 IT9 0.062 Φ45.3 3.2 粗車 2Z=3.7 Φ46.3 IT11 0.16 Φ46.3 6.3 毛坯 2Z=5 Φ50 —— 2.0 Φ50 1.1 Φ90突臺左端 磨削 Z=0.4 8 IT8 0.022 8 0.4 半精車 Z=1.1 8.4 IT9 0.036 8.4 3.2 粗車 Z=1.5 9.5 IT11 0.09 9.5 6.3 毛坯 Z=3 11 —— 0.2 11 Φ4孔 鉸 2Z=0.1 4 IT10 0.048 Φ4 6.3 鉆 2Z=3.9 3.9 IT11 0.075 Φ3.9 12.5 毛坯 實心 Φ6孔 鉸 2Z=0.2 6 IT10 0.048 Φ6 3.2 鉆 2Z=1.8 5.8 IT11 0.075 Φ5.8 12.5 毛坯 2Z=4 4 IT11 0.075 Φ4 12.5 Φ90兩側(cè)面 精銑 1.0 58 IT9 0.074 58 3.2 粗銑 3.2 59 IT12 0.3 59 12.5 毛坯 3.2 90 IT13 0.54 90 Φ90右側(cè)面 磨削 0.4 24 IT8 0.33 24 0.4 毛坯 6.3 4×Φ9孔 鉆 2Z=9 9 IT13 0.22 Φ9 12.5 毛坯 實心 根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》表5-3查得毛坯尺寸，毛坯零件圖在打印圖。 5、5 確定切削用量、基本工時(機動時間) 5．5.1 工序Ⅰ (一).粗車Ф100左端面 （1）選擇刀具 選用93°偏頭端面車刀，參看《機械制造工藝設計簡明手冊》車床選用C365L轉(zhuǎn)塔式車床，中心高度為210mm。參看《切削用量簡明手冊》選擇車刀幾何形狀，前刀面形狀為平面帶倒棱型，前角為10°，后角為6°，主偏角93°,副偏角為10°,刀尖角圓弧半徑0.5，刃傾角為－10°。 （2）確定切削用量 a）確定背吃刀量ap (即切深ap)：粗車的余量為2mm。由于刀桿截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成即ap=2mm。 b）確定進給量f：查《切削用量簡明手冊》：加工材料HT200、車刀刀桿尺寸為16×25㎜^2、工件直徑100mm、切削深度ap=2mm，則進給量為0.8~1.2mm/r。再根據(jù)C365L車床及《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－3查取橫向進給量取f =0.92mm/r。 c)選擇磨鈍標準及耐用度：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.9，取車刀后刀面最大磨損量為0.8~1.0mm。焊接車刀耐用度T=60min。 d) 確定切削速度V ：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11，當用YG6硬質(zhì)合金車刀加工HT200（180～199HBS），ap =2mm，f =0.92mm/r，查出V =1.05m/s。由于實際情況，在車削過程中使用條件的改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.25，查得切削速度的修正系數(shù)：KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)^1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0, Ktv=1.0。則修正后的 V’ = V×Ktv×Kkv×Kkrv×Kmv×Ksv×KTv =1.05×1.0×1.0×0.73×1.0×0.85×1.0×1.0×60 =44m/min 其中：Ktv為刀具材料改變時切削速度的修正系數(shù)。 KTv為刀具耐用度改變時切削速度的修正系數(shù)。 Kkv為切削方式改變時切削速度的修正系數(shù)。 Kkrv為車刀主偏角改變時切削速度的修正系數(shù)。 Kmv為工件材料的強度和硬度改變時切削速度的修正系數(shù)。 Ksv為毛胚表面狀態(tài)改變時切削速度的修正系數(shù)。 則：n = 1000V’/（ЛD）=140r/min 按C365L車床轉(zhuǎn)速（《機械制造工藝設計簡明手冊》表4.2－2）選擇與140r/min相近似 的機床轉(zhuǎn)速n =136r/min,則實際切削速度V = 42.7m/min。 (e)校驗機床功率; 車削時功率P 可由《切削用量簡明手冊》表1.25查得：在上述各條件下切削功率P =1.7~2.0KW，取2.0KW。由于實際車削過程使用條件改變，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.29-2，切削功率修正系數(shù)為：Kkrfz = 0.89,Krofz= Kλsfz =1.0,Krζfz=0.87。 其中：Kkrfz為主偏角變化時切削力的修整系數(shù)。 Krofz為車刀前角變化時切削力的修整系數(shù)。 Kλsfz為刃傾角變化時切削力的修整系數(shù)。 Krζfz為車刀刀尖圓弧半徑變化時切削力的修整系數(shù)。 則：修整后的P’ = P×Kkrfz×Krofz×Kλsfz×Krζfz = 1.55KW 根據(jù)C365L車床當n =136r/min時，車床主軸允許功率PE=7.36KW。因P’

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